专利名称：光伏跟踪光角度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳自动跟踪系统，特别涉及光伏跟踪光角度传感器。
背景技术：
随着能源和环境问题的日益突出，可再生能源的开发与利用逐渐引起了世人的重视。太阳 能以其清洁、分布范围广、利用方便等特点成为发展较快的可再生能源。太阳能光伏发电是太 阳能利用的主要形式之一，但是由于目前太阳能电池板的价格昂贵，导致光伏发电的成本居高 不下，因此制约了太阳能光伏发电产业的发展。因此如何提高太阳能的利用效率，降低太阳能 利用成本成为目前人们研究的热点。对太阳进行跟踪，保证太阳入射光线始终垂直入射，提高 太阳光照辐射量，是提高太阳利用率简单而有效措施之一。
在被动式光伏阵列跟踪发电系统中，光伏阵列对太阳的跟踪精度很大程度上取决于其所采 用的阳光角度检测机构的检测精度。因此，光伏阵列光角度传感器的设计是被动式光伏阵列跟 踪发电系统的关键技术之一。已有的光角度传感器要么是价格较为昂贵，难以推广使用；要么 是检测的精度及检测范围等性能难以达到要求，虽然廉价，但可用性差。因此，开发经济实用 的光伏阵列光角度传感器能够有效地推进被动式光伏阵列跟踪发电系统的发展。中国专利CN 2636210Y "暗盒投影法太阳能自动跟踪系统光电池传感器"中提出了一种利用狭缝产生狭长光 线照射到光电池上，以辨别太阳位置的方法，这种方法思路简单，成本低廉，伹是此传感器感 光范围小，当太阳偏离的角度过大时，阳光透过狭缝后只能照射到盒子的内壁上，将无法照射 到盒子底面上的光电池，因此也就不能找到太阳位置。另外，这种狭缝设计在雨雪等天气中， 容易被积雪堵塞，或是在盒子内部积水，因此实用性较差。中国专利CN2807140 "全方位太阳 位置传感器"提出了一种利用挡板遮挡阳光以获得阳光垂直入射方向的办法，该装置具有太阳入 射角检测范围宽的优点，及全方位检测太阳位置偏移的能力。但是其适应沙尘、积雪等环境的 能力较差，当滤光片被非对称污染时，此传感器输出会产生固定的误差，即使滤光片不被污染 时，当阳光入射偏角较小时，对称的两个光敏元件得到的阳光辐照都十分少，所搭建的电桥比 较电路很难区分此时的微小差异，因此该电路很难获得较高的跟踪精度。
发明内容
为克服现有技术的缺点，本发明提出了一种新的光角度传感器，主要用于光伏跟踪发电系统，此传感器通过内部的光敏元件检测太阳与光伏阵列之间龟度偏差，并形成角度偏差信号， 传输给电气控制系统，电气控制系统根据所获得的角度偏差信号，调整光伏阵列的姿态，以减 小光伏阵列法线方向与太阳光入射方向之间的夹角，直到太阳光直射光伏阵列表面，此时，所 提出的光角度传感器将输出"已跟准太阳"的信号，电气控制系统接收到"已跟准太阳"信号 后，跟踪结束。本发明解决技术问题采用的技术方案是本发明所设计的光角度传感器共采用了两组光敏器件， 一组用于对太阳方位的粗跟踪，另 外一组用于对太阳方位的精跟踪。粗跟踪部分采用挡板隔离的原理，将四个光敏元件均匀分布 在传感器顶面的东、南、西、北四个方向上，相对的两个光敏元件的输出连接到一个电桥电路 的两个输入端，当阳光斜射角度较大时，相对的这两个光敏元件只能有一个接收到阳光的辐射， 另外一个为侧立的凹槽所遮挡，因此电桥输入端将产生反差明显的两个电信号，从而使电气控 制系统获得准确的太阳方位信号，即判断出太阳处于光伏阵列的东、南、西、北哪个方位。精 跟踪部分采用狭缝透光的办法，在传感器的顶面设计了十字交叉的两条狭缝，阳光在透过传感 器顶面的狭缝后，将会在传感器底面上形成两条垂直的光带，本发明在传感器的底面上按照特 定的设计布置了若干个光敏元件，从而使不同的光敏元件映射着不同的太阳入射角，通过对传 感器底面上光敏元件受照射情况的分析，可以准确判断出当前太阳的方位，本传感器放弃了传 统的模拟量输出的光敏元件，如光电池等，而改用分立式的光敏元件，因此传感器底面精跟踪 部分输出的太阳方位信号为数字信号，此设计既提高了太阳位置的检测的准确性，又有利于传 感器与电气控制系统接口，使现代控制技术更便利地用于太阳跟踪发电系统中。此外，为了使 所设计的光角度传感器能够适用于多风沙环境中及具有抗雨雪等能力，在传感器顶部设计有半 球形透明玻璃罩，将传感器顶部进行密封。 本发明相对于现有技术的有益效果是其一、本传感器对太阳方位的检测包括太阳方位粗检测和太阳方位精检测，太阳方位粗检 测侧重于扩宽传感器感光范围，太阳方位精检测则侧重于增加角度的检测精度，这两部分的有 机结合很好地解决了传统太阳方位传感器具有的宽感光范围与高感光精度之间的矛盾；其二、本传感器所选用光敏元件皆为通用型光敏器件，因此其价格低廉，本传感器高精度 的实现是通过对光敏元器件进行合理布局，以及利用其自身的几何结构来完成的。因此在低成 本的前提下，实现了对太阳光角度的高精度检测，解决了高精度传感器的高性能和低价格之间 的矛盾；三、本传感器顶面釆用了半球形透明玻璃罩进行密封，因此具有较好的防水、防雨雪和防 沙尘能力，另外，传感器顶面的十字狭缝的设计也增强了其抗沙尘的能力，比起传统的小孔透光设计，狭缝形成的光路更难因沙尘污染等因素而被遮挡。从以上两点可知，所发明的光角度 传感器能够适应雨雪、冰雹的恶劣天气以及强沙尘的使用环境，在无人值守的荒漠地区仍然能 够使用，具有较强的实用性。
图l光伏跟踪光角度传感器外观图，图中l半球形透明玻璃罩，2顶面平挡板，3圆柱形 侧面，4顶面光敏二极管，5透光狭缝，6立面凹槽，7底面，8底面光敏二极管； 图2光伏跟踪光角度传感器底面光敏元件布局图；图3 A区光敏元件输出信号处理电路； 图4 P区光敏元件输出信号处理电路； 图5顶面光敏元件输出信号处理电路；图6被动式光伏跟踪发电系统工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。 本发明光伏跟踪光角度传感器共由两部分组成，分别为主体部分和后级处理电路。图1和图2为其主体部分。如图1所示，本发明包括半球形透明玻璃罩l，顶面平挡板2，圆柱形侧面 3,透光狭缝5，立面凹槽6，底面7。半球形透明玻璃罩1罩在圆柱形侧面3上，并与圆柱形侧面3紧密结合。光敏元件4由四 个光敏二极管组成，对称分布在东、南、西、北四个方向上。立面凹槽6共有四个，与四个光 敏二极管相对应，呈东、南、西、北对称分布，且位于四个光敏二极管里侧，四个光敏二极置 于立面凹槽6内。透光狭缝5是在顶面挡板2上刻出的两条窄缝，两条窄缝垂直相交， 一条为 东西方向，另一条为南北方向。图2为本发明底面7光敏元件布局图，如图2所示，底面划分为六个区域，记为A区、B 区、C区、D区、P区和Q区，六个区域均布置有光敏二极管8。 A区中布置有九个光敏元件分 别为A1、 A2、……、A9， Al至A9布置在一条直线上，B区、C区、D区光敏元件的布置方 式与A区相同。P区内光敏元件呈水平直线布置，共有四个光敏元件，分别为P1、 P2、 P3、 P4， Q区内光敏元件呈垂直直线布置，同样有四个光敏元件，分别为Q1、 Q2、 Q3、 Q4， P区和Q 区垂直相交于一点，在此交点处放置一个光敏元件，记为O。后级处理电路由A区、B区、C区、D区、P区、Q区信号处理电路及顶面信号处理电路组 成，它们分别有独立的输出瑞口与微处理器的I/0相连，其中A区、B区、C区、D区的信号 处理电路相同，P区、Q区信号处理电路相同，所以下面仅对A区信号处理电路、P区信号处理 电路及顶面信号处理电路进行说明。图3为A区光敏元件输出信号处理电路，现以所用光敏元件是光敏二极管为例对此电路进 行说明。如图3所示，此电路共有5部分功能，分别为输出信号的转换、输出信号的放大、输 出信号的逻辑运算、输出信号的模数转换和输出信号的光电隔离。其电路连接方式如下电阻 R2与光敏二极管A1、电容C1并联，光敏二极管Al的阳极接地，电阻R1串联在运算放大器 U1A的3脚和光敏二极管Al的阴极之间，电阻R3串联在运算放大器U1A的2脚和地之间， 电阻R108并联在运算放大器U1A的1脚和2脚之间，至此，已完成光敏二极管A1的信号转换 和放大，光敏二极管A2、……、A9信号的转换和放大所使用的电路与Al相同。光敏二极管 Al、 A2、……、A9输出的信号经转换和放大后分别通过二极管D6、 D7、……、D14与电位器 WR11的1脚相连，电位器WRll的3脚接地，电容C76并联在电位器WR11的2脚和地之间， 电位器WR11的2脚经过R48与运算放大器U6B的5脚相连，电位器WR12的1脚接+12V电 源，3脚接地，2脚与运算放大器U6B的6脚相连，电容C77并联在电位器WR12的2脚和地 之间，电阻R166并联在运算放大器U6B的5脚和7脚之间。电阻R171串联在运算放大器U6B 的7脚和三极管Nl的基极之间，电阻R174并联在运算放大器U6B的7脚和地SGND之间， 光电耦合器U28的1脚经过电阻R168与S+12V相连，2脚与三极管Nl的集电极相连，3脚接 端子Position-A，电阻R177并联在光电耦合器U28的3脚和地GND之间。图4为P区光敏元件输出信号处理电路图，同样以所用光敏元件是光敏二极管为例对其进 行说明。电阻R17与光敏二极管P1、电容C6并联，光敏二极管P1的阳极接地SGND，电阻 R16串联在运算放大器U7A的3脚和光敏二极管Pl的阴极之间，电阻R18串联在运算放大器 U7A的2脚和地SGND之间，电阻R113并联在运算放大器U7A的1脚和2脚之间。运算放大 器U7A的1脚与电位器WR1的1脚相连，电位器WR1的3脚接地SGND，电容C19并联在电 位器WR1的2脚和地SGND之间，电位器WR1的2脚经过R43与运算放大器U9B的5脚相 连，电位器WR2的1脚接S+12V电源，3脚接地SGND, 2脚与运算放大器U9B的6脚相连， 电容C20并联在电位器WR2的2脚和地SGND之间，电阻R161并联在运算放大器U9B的5 脚和7脚之间，至此，光敏二极管Pl输出信号的数字化转换结束，其它光敏二极管P2、 P3、 P4、 0输出信号的数字化转换电路与Pl相同。接下来，运算放大器U9B的7脚分别和与门X1A 的1脚、与门X1B的4脚、与门X1C的9脚、与门X1D的12脚相连，运算放大器U10A的1 脚分别和与门X1A的2脚、与门X2A的1脚、与门X2B的4脚、与门X2C的9脚相连，运算 放大器U10B的7脚分别和与门X1B的5脚、与门X2A的2脚、与门X2D的12脚、与门X3A 的1脚相连，运算放大器U11A的1脚分别和与门X1C的10脚、与门X2B的5脚、与门X2D 的13脚、与门X3B的4脚相连，运算放大器U11B的7脚分别和与门X1D的13脚、与门X2C 的10脚、与门X3A的2脚、与门X3B的5脚相连。或门X4A的1脚和与门X1A的3脚相连，或门X4A的2脚和与门Xm—的6脚相连。或门X4C的9脚和与门X1C的8~脚相连，或门X4C 的10脚和与门X1D的11脚相连。或门X4D的12脚和与门X2A的3脚相连，或门X4D的13 脚和与门X2B的6脚相连。或门X5B的4脚和与门X2C的8脚相连，或门X5B的5脚和与门 X2D的11脚相连。或门X5C的9脚和与门X3A的3脚相连，或门X5C的10脚和与门X3B的 6脚相连。或门X4B的4脚和或门X4A的3脚相连，或门X4B的5脚和或门X4C的8脚相连， 或门X5A的1脚和或门X4D的11脚相连，或门X5A的2脚和或门X5B的6脚相连，或门X5D 的12脚和或门X4B的6脚相连，或门X5D的13脚和或门X5A的3脚相连，或门X6A的1 脚和或门X5D的11脚相连，或门X6A的2脚和或门X5C的8脚相连，最后或门X6A的3脚 经过电阻R172与三极管N2的基极相连，电阻RI75并联在或门X6A的3脚和地SGND之间， 三极管N2的发射极接地SGND，集电极与光电耦合器U29的2脚相连，光电耦合器U29的1 脚经电阻R169接电源S+12V,光电耦合器U29的4脚接+5V电源，光电耦合器U29的3脚接 输出端子Position-P,电阻R178并联在光电耦合器U29的3脚和地GND之间。图5为粗检测电路原理图，如图5所示，光敏二极管East、 West、 South和North为分布在 传感器顶面东、西、南、北四个方向上的光敏元件，且贴近圆弧的边缘。其中光敏二极管East、 电阻R50及电容C48并联，光敏二极管East的阳极接地SGND，电阻R49串联在二极管East 的阴极和运算放大器UI2A的3脚之间，电阻R51串联在地SGND和运算放大器U12A的2脚 之间，电阻R159并联在运算放大器的1脚和2脚之间，运算放大器的8脚接电源S+12V， 4脚 接地GND，电容C79并联在电源S+12V和地SGND之间。电位器WR27的1脚与运算放大器 U12A的1脚相连，电容C81并联在运算放大器U12A的2脚和3脚之间，电阻R180串联在运 算放大器U13B的5脚和电位器WR27的2脚之间。光敏二极管West、电阻R106及电容C83并联，光敏二极管West的阳极接地SGND,电阻 R52串联在二极管West的阴极和运算放大器U12B的5脚之间，电阻R107串联在地SGND和 运算放大器U12B的6脚之间，电阻R160并联在运算放大器U12B的6脚和7脚之间。电位器 WR28的1脚与运算放大器U12B的7脚相连，电容C84并联在运算放大器U12B的2脚和3 脚之间，电位器WR28的3脚接地，电阻R167并联在运算放大器U13B的5脚和7脚之间。电 阻R176并联在运算放大器U13B的7脚和地SGND之间，电阻R173串联在运算放大器U12B 的7脚和三极管N6的基极之间，三极管N6的发射极接地，集电极接光电耦合器U30的2脚， 光电耦合器U30的1脚经过电阻R170接S+12V,光电耦合器U30的4脚接+5V，光电耦合器 U30的3脚接输出端子Position-EW，电阻R179并联在光电耦合器U30的3脚和地SGND之间。 另外一对光敏二极管South和North的信号处理电路与East和West的信号处理电路相同。图6为跟踪发电系统工作原理图，如图6所示，光角度传感器安装在光伏阵列上，当光伏阵列姿态发生变化，光角度传感器可测得太阳光入射角度的变化，并将这一变化以数字信号的 方式通过输出口 E、 W、 S、 N、 A、 B、 C、 D、 P、 Q向外部送出，微控制器系统通过I/O 口 PA1、 PA2、 PA3、 PA4、 PA5、 PA6、 PB1、 PB2、 PB3、 PB4接收光角度传感器输出的光角度信号，并 跟踪它产生驱动电机控制信号，从I/0口PC1、 PC2、 PC3发送给电机驱动器，控制电机按照指 令旋转，最终使光伏阵列旋转至目标位置。 本发明工作过程如下所研制光角度传感器对阳光入射角的检测分为两个步骤，先进行粗检测，然后是精检测。 粗检测的过程如下当太阳光入射偏角较大时，透过透光狭缝5的阳光照射在传感器侧面圆柱 内壁上，无法到达传感器底面，底面光敏二极管得不到太阳光照射，所以布'置在底面上的光敏 二极管都没有信号输出，传感器的精检测部分不工作。此时位于传感器顶面上的四个光敏二极 管East、 West、 South和North至少有两个能够接受到阳光的照射。在太阳光入射偏角足够大时， 相对的两个光敏二极管如East和West只会有一个感受到阳光，另一个将被侧立的凹槽所遮挡。 如图5所示，当阳光从偏东的方向射入时，光敏二极管East被阳光照射，光敏二极管West被遮 挡，光敏二极管East产生的输出电流信号明显大于光敏二极管West产生的输出电流，因此，电 阻R50两端电压大于电阻R106两端电压，经信号放大，在运算放大器U12A的1脚的电压将大 于运算放大器U12B的7脚上的电压，所以运算放大器U13B的5脚的输入电压大于其6脚的输 入电压，运算放大器U13B的7脚输出高电平。U13B的7脚的高电平经过电阻R173驱动三极 管N6导通，在S+12V电源和电阻R170的驱动下，光电耦合器U30导通，U30的3脚由+5V 电源拉高，输出端子Positicm-EW输出高电平信号。对应于图6传感器的E 口将为高电平，W 口将为低电平。此时微控制器将控制电机使光伏阵列向东向旋转，太阳光入射角度偏差减小。光伏阵列将一直向东向旋转，直到穿过透光狭缝5的阳光的照射点由传感器的侧面移动到 传感器的底面上，传感器进入精检测工作状态。此时传感器底面会出现两条相互垂直的光带， 假设这两条光带照射在光敏二极管A2、 B2、 D3、 A3上，由图3可知，A3受照射后产生光电流， 在电阻R8两端生成一个电压信号，此电压信号经运算放大器U2A放大，驱动二极管D8导通， 再经过电位器WR11分压，在电位器WRll的2脚产生的新的采样电压信号，将此采样信号通 过运算放大器U6B与预设定的固定电压值相比较，当穿过狭缝的阳光为一般照度时，此采样信 号应远远大过所设定的固定电压值，所以U6B的7脚会输出高电平。由于U6B的7脚输出高电 平，经过电阻R171三极管N1被驱动导通，在S+12V电源和电阻R168的驱动下，光电耦合器 U28导通，它的引脚3被+5V电源拉高，输出端子Position-A输出高电平，对应于图6中A 口 为高电平。A2、 B2、 D3生成信号的处理过程与A3的处理过程相同，所以图6中光角度传感器 的输出端口A、 B、 D均输出高电平，据此微控制器可判定阳光入射方向为偏东南方向，将控制电机使光伏阵列向西v向北转动，穿过两条狭缝的光带将逐渐向P区和Q区移动，直到光带照 射在P区和Q区。
此时传感器工作于"阳光直射的识别"的状态。如图4所示，光敏二极管P1、 P2、 P3、 P4、 O都被光带照射，这时只要这5只光敏二极管中任意两只输出光电流，在电路的最终输出端口 都会输出高电平，认为阳光已经垂直射入传感器。其具体工作过程如下以P1、 P2两路为例， Pl被照射后输出光电流，此电流流过电阻R17转换为电压信号，此电压信号由运算放大器U7A 组成的放大电路放大，再通过电位器WR1进行分压，经过电阻R43后输出给运算放大器U9B 的5脚，由于电位器WR2的2脚所输入的电压为一个设定好的很小的固定值，运算放大器U9B 的5脚上的信号电ji:将远大于运算放大器U9B的6脚上的电压，运算放大器U9B的7脚将输出 高电平，同理，P2被照射后，运算放大器U10A的1脚也将产生一个高电平信号，U9B的7脚 和U10A的1脚分别接在与门XIA的两个输入端口 1脚和2脚上，因此与门XIA的3脚将输出 高电平，经过或门X4 A 、 X4B、 X5D、 X6A的或运算，X6A的3脚将输出一个高电平，此高 电平驱动三极管N2导通，进而使光电耦合器U29导通，光电耦合器U29的3脚输出高电平， 对应于图6中，P 口输出为高电平。同理，Q区信号的处理过程与此相同。当图6中P和Q同 时输出为高电平时，表示太阳光已经直射光伏阵列，整个检测过程结束。
权利要求
1、一种光伏跟踪光角度传感器，其特征在于包括主体部分和后级处理电路；主体部分包括半球形透明玻璃罩(1)、顶面平挡板(2)、圆柱形侧面(3)、透光狭缝(5)和立面凹槽(6)，底面划分为A、B、C、D、P、Q六个区域，六个区域均布置有光敏二极管(8)；A区的9个光敏元件A1、A2、……、A9，A1至A9布置在一条直线上，B区、C区、D区光敏元件的布置方式与A区相同；P区的四个光敏元件P1、P2、P3、P4呈水平直线布置，Q区内四个光敏元件Q1、Q2、Q3、Q 4呈垂直直线布置， P区和Q区垂直相交于o点；后级处理电路由A区、B区、C区、D区、P区、Q区信号处理电路及顶面信号处理电路组成，每个电路分别有独立的输出端口与微处理器的I/O相连，其中A区、B区、C区、D区的信号处理电路相同，P区、Q区信号处理电路相同。
2、 根据权利要求1所述的光伏跟踪光角度传感器，其特征在于，所述的A区光敏元件输出 信号处理电路，执行输出信号转换、输出信号放大、输出信号逻辑运算、输出信号模数转换和 输出信号的光电隔离功能；其电路连接方式如下-电阻R2与光敏二极管A1、电容C1并联，光敏二极管A1的阳极接地，电阻R1串联在运 算放大器U1A的3脚和光敏二极管Al的阴极之间，电阻R3串联在运算放大器U1A的2脚和 地之间，电阻R108并联在运算放大器U1A的1脚和2脚之间；光敏二极管A2、……、A9信 号的转换和放大所使用的电路与Al相同；光敏二极管A1、 A2、……、A9输出的信号经转换 和放大后分别通过二极管D6、 D7、……、D14与电位器WR11的1脚相连，电位器WR11的3 脚接地，电容C76并联在电位器WR11的2脚和地之间，电位器WR11的2脚经过R48与运算 放大器U6B的5脚相连，电位器WR12的1脚接+12V电源，3脚接地，2脚与运算放大器U6B 的6脚相连，电容C77并联在电位器WR12的2脚和地之间，电阻R166并联在运算放大器U6B 的5脚和7脚之间；电阻R171串联在运算放大器U6B的7脚和三极管Nl的基极之间，电阻 R174并联在运算放大器U6B的7脚和地SGND之间，光电耦合器U28的1脚经过电阻R168 与S+12V相连，2脚与三极管Nl的集电极相连，3脚接端子Position-A,电阻R177并联在光电 耦合器U28的3脚和地GND之间。
3、 根据权利要求1所述的光伏跟踪光角度传感器，其特征在于，所述的P区光敏元件输出 信号处理电路中，电阻R17与光敏二极管Pl、电容C6并联，光敏二极管Pl的阳极接地SGND， 电阻R16串联在运算放大器U7A的3脚和光敏二极管P1的阴极之间，电阻R18串联在运算放 大器U7A的2脚和地SGND之间，电阻R113并联在运算放大器U7A的1脚和2脚之间；运算放大器U7A的1脚与电位器WR1的1脚相连，电位器WR1.的3脚接地SGND，电容C19并联 在电位器WR1的2脚和地SGND之间，电位器WR1的2脚经过R43与运算放大器U9B的5 脚相连，电位器WR2的1脚接S+12V电源，3脚接地SGND， 2脚与运算放大器U9B的6脚相 连，电容C20并联在电位器WR2的2脚和地SGND之间，电阻R161并联在运算放大器U9B 的5脚和7脚之间；光敏二极管P2、 P3、 P4、 0输出信号的数字化转换电路与P1相同；运算 放大器U9B的7脚分别和与门X1A的1脚、与门X1B的4脚、与门X1C的9脚、与门X1D 的12脚相连，运算放大器U10A的1脚分别和与门XIA的2脚、与门X2A的1脚、与门X2B 的4脚、与门X2C的9脚相连，运算放大器U10B的7脚分别和与门X1B的5脚、与门X2A 的2脚、与门X2D的12脚、与门X3A的1脚相连，运算放大器U11A的1脚分别和与门X1C 的10脚、与门X2B的5脚、与门X2D的13脚、与门X3B的4脚相连，运算放大器U11B的7 脚分别和与门X1D的13脚、与门X2C的10脚、与门X3A的2脚、与门X3B的5脚相连；或 门X4A的1脚和与门X1A的3脚相连，或门X4A的2脚和与门X1B的6脚相连。或门X4C 的9脚和与门X1C的8脚相连，或门X4C的10脚和与门X1D的11脚相连；或门X4D的12 脚和与门X2A的3脚相连，或门X4D的13脚和与门X2B的6脚相连；或门X5B的4脚和与 门X2C的8脚相连，或门X5B的5脚和与门X2D的11脚相连；或门X5C的9脚和与门X3A 的3脚相连，或门X5C的10脚和与门X3B的6脚相连；或门X4B的4脚和或门X4A的3脚 相连，或门X4B的5脚和或门X4C的8脚相连，或门X5A的1脚和或门X4D的11脚相连， 或门X5A的2脚和或门X5B的6脚相连，或门X5D的12脚和或门X4B的6脚相连，或门X5D 的13脚和或门X5A的3脚相连，或门X6A的1脚和或门X5D的II脚相连，或门X6A的2 脚和或门X5C的8脚相连，最后或门X6A的3脚经过电阻R172与三极管N2的基极相连，电 阻R175并联在或门X6A的3脚和地SGND之间，三极管N2的发射极接地SGND，集电极与 光电耦合器U29的2脚相连，光电耦合器U29的1脚经电阻R169接电源S+12V，光电耦合器 U29的4脚接+5V电源，光电耦合器U29的3脚接输出端子Position-P，电阻R178并联在光电 耦合器U29的3脚和地GND之间。
4、根据权利要求1所述的光伏跟踪光角度传感器，其特征在于，分布在传感器顶面东、西、 南、北四个方向上的光敏元件(8)为光敏二极管East、 West、 South和North，其中光敏二极管 East、电阻R50及电容C48并联，光敏二极管East的阳极接地SGND,电阻R49串联在二极管 East的阴极和运算放大器U12A的3脚之间，电阻R51串联在地SGND和运算放大器U12A的 2脚之间，电阻R159并联在运算放大器的1脚和2脚之间，运算放大器的8脚接电源S+12V, 4脚接地GND，电容C79并联在电源S+12V和地SGND之间；电位器WR27的1脚与运算放 大器U12A的1脚相连，电容C81并联在运算放大器U12A的2脚和3脚之间，电阻R180串联在运算放大器U13B的5脚和电位器WR27的2脚之间；光敏二极管West、电阻R106及电容 C83并联，光敏二极管West的阳极接地SGND，电阻R52串联在二极管West的阴极和运算放 大器U12B的5脚之间，电阻R107串联在地SGND和运算放大器U12B的6脚之间，电阻R160 并联在运算放大器U12B的6脚和7脚之间；电位器WR28的1脚与运算放大器U12B的7脚 相连，电容C84并联在运算放大器U12B的2脚和3脚之间，电位器WR28的3脚接地，电阻 R167并联在运算放大器U13B的5脚和7脚之间；电阻R176并联在运算放大器U13B的7脚 和地SGND之间，电阻RI73串联在运算放大器U12B的7脚和三极管N6的基极之间，三极管 N6的发射极接地，集电极接光电耦合器U30的2脚，光电耦合器U30的1脚经过电阻R170接 S+12V，光电耦合器U30的4脚接+5V，光电耦合器U30的3脚接输出端子Position-EW,电阻 R179并联在光电耦合器U30的3脚和地SGND之间；另外一对光敏二极管South和North的信 号处理电路与East和West的信号处理电路相同。
全文摘要
一种光伏跟踪光角度传感器，由传感器主体结构和传感器后级信号处理电路组成。主体结构部分主要由密封透明玻璃罩1、顶面水平挡板2、传感器柱形侧面3、光敏元件4、透光狭缝5、立面凹槽6以及底面光敏元件组成。后级信号处理电路部分主要包括顶面光敏元件输出信号处理电路和底面光敏元件输出信号处理电路。本发明光角度传感器采用粗检测与精检测两种工作方式，粗检测是利用顶面对称分布的四个光敏元件及相应的电桥比较电路来完成，精检测是利用顶面的狭缝、底面的光敏元件和相应的信号处理电路来完成。本发明不仅具有较高的跟踪精度，而且同时具有较宽的检测角度范围，能够较好地适应多风沙的环境，具有很好的抗雨雪能力。
文档编号F24J2/38GK101291124SQ20071017755
公开日2008年10月22日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者刘四洋, 周世勃, 李卫军, 许洪华 申请人:中国科学院电工研究所;北京科诺伟业科技有限公司